Vliv důlní vody na hydrataci sulfoaluminátového pojiva v zakládkách

The influence of mine water on the hydration of sulfoaluminate binder in foundations

Paper in proceedings outside WoS and Scopus

Evropská surovinová politika se zabývá obnovením hlubinné těžby v evropském prostoru. V souvislosti s novou koncepcí autonomie strategických surovin bude třeba řešit také otázku zakládkování nově vytěžených oblastí. Zakládky při aktivní těžbě vychází ze současných technických a legislativních požadavků. Náklady na ukládání proto představují významnou část celkové ekonomiky těžby ložisek surovin. Optimální je, aby se zásypy prováděly pomocí vytěžené hlušiny a vhodného a levného pojiva, které splňuje požadavky na dlouhodobou mechanickou a chemickou stabilitu. K výrobě pojiva pro zakládkové kompozity lze použít řadu odpadních materiálů s latentní hydraulickou aktivitou. Nicméně zřízení aktivně vytěženého dolu bude znamenat určitá specifika. Ve středoevropském regionu připadá v úvahu obnovení těžby v Krušných horách, Jeseníkách a v oblasti Štiavnických vrchů a Gemeru. Při zvolené komorové technologii těžby bude kladen důraz na statickou funkci zásypového materiálu a zároveň na velmi nízkou produkci hydratačního tepla. Potenciálně vhodným pojivem by mohlo být pojivo na bázi popílku. Specifickým typem popílku je popílek z fluidního spalování (tzv. FBC popílek). Jedná se o typ spalování, při kterém se uhlí spaluje s přídavkem vápence při relativně nízké teplotě 800-850 °C. Tato teplota je příznivá pro rozklad vápence na oxid uhličitý a oxid vápenatý. Oxid vápenatý pak reaguje s oxidem siřičitým přítomným ve spalinách za vzniku síranu vápenatého. Pevné produkty fluidního spalování jsou tedy směsí minerální frakce paliva a produktu odsíření (anhydritu). Přítomny jsou také nezreagovaný vápenec a zbytky volného vápna. Hlavním produktem hydratace tohoto pojiva je ettringit (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O). Tato fáze není obvykle příliš stabilní. V důlních podmínkách bude případná směs hlušiny uložena v relativně stabilních podmínkách. Na druhé straně bude vystavena působení důlní vody, která může chemicky poškodit pojivo. Tato práce byla věnována studiu hydratace a vlivu různých důlních vod používaných pro přípravu směsi na vlastnosti popílkového pojiva.

European raw materials policy deals with the resumption of underground mining in Europe. In connection with the new concept of strategic raw materials autonomy, the issue of backfilling newly mined areas will also need to be addressed. Backfilling during active mining is based on current technical and legislative requirements. The costs of backfilling therefore represent a significant part of the overall economics of raw material deposit mining . It is optimal to use mined waste rock and a suitable and inexpensive binder that meets the requirements for long-term mechanical and chemical stability for backfilling. A number of waste materials with latent hydraulic activity can be used to produce binders for backfill composites. However, the establishment of an actively mined mine will have certain specific characteristics. In the Central European region, the resumption of mining in the Ore Mountains, the Jeseníky Mountains, and the Štiavnické vrchy and Gemer regions is being considered. With the selected chamber mining technology, emphasis will be placed on the static function of the backfill material and at the same time on very low hydration heat production. A potentially suitable binder could be a fly ash-based binder. A specific type of fly ash is fly ash from fluidized bed combustion (known as FBC fly ash). This is a type of combustion in which coal is burned with the addition of limestone at a relatively low temperature of 800-850 °C. This temperature is favorable for the decomposition of limestone into carbon dioxide and calcium oxide. The calcium oxide then reacts with the sulfur dioxide present in the flue gas to form calcium sulfate. The solid products of fluidized combustion are therefore a mixture of the mineral fraction of the fuel and the desulfurization product (anhydrite). Unreacted limestone and free lime residues are also present. The main product of the hydration of this binder is ettringite (3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O). This phase is not usually very stable. In mining conditions, any mixture of waste rock will be stored in relatively stable conditions. On the other hand, it will be exposed to mine water, which can chemically damage the binder. This work was devoted to the study of hydration and the effect of various mine waters used for the preparation of the mixture on the properties of fly ash binder.

zakládkový materiál; fluidní popel; hydratace; důlní voda

foundation material; fluidized ash; hydration; mine water

DVOŘÁK, K.; RAVASZOVÁ, S.; JANČÍKOVÁ, A.; KŘIŠTOF, M.; DALECKÝ, P.

19.05.2025

Výzkumný ústav maltovin Praha, s.r.o.

Praha

978-80-908965-1-2

230

236

7

https://vce.vumo.cz/wp-content/uploads/2025/09/Sbornik-VCE-2025.pdf